補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
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4 N' t& y/ M& a- |5 d7 R  s材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
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0 q2 n+ s1 {. w3 m' X長　度：
　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
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截面積：
　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
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溫　度：
- Z2 p2 p/ w- o8 L6 k　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
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. R, _; l  l6 x, [6 B3 @7 ^; Y0 d二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
/ Q; Y$ @5 I3 S% H- Z從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
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4 P' }7 T8 j" k% m5 Z3 N. ~) T
# X3 _: W; v7 ]. h6 Q* u# w

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?



9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
0 F9 ^0 Z6 Z$ Z! A9 V0 \% X* u4 i  y9 K

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
  y9 N% A! }1 |) \9 ~4 T+ Q
  w, h0 `1 s: c: O　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
/ Y  j( g( D% d% Q/ p8 F+ Z% M  G
佑平

這個問題問得很好：

9 L. R* p+ I8 ], z  o4 \6 g" |材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
) v7 I" Q  p1 q2 i: g9 k我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

) H& \  _* `8 O4 p7 X/ P當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
0 j1 S- S& t/ a- c, f3 a$ I: y也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

, q9 R) y  U" k5 @) `/ C7 K: ~- l- y佑平

哈．．．，問得好！
7 M" i4 g9 Z2 u1 |& P' w# T( e
為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
+ Y+ A4 q- N8 R5 O1 N' ?9 D1 V. n只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。
/ L3 p% g2 o' v# B
9 B5 X* X6 w  B  F+ b; l舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

- z. d2 }2 r, s$ _8 Z舉例來說：
6 y/ a  M5 q" r* ^% v3 d１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

8 k, a, g% _. L7 ~, u8 P7 q這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
3 m: {$ c8 H  m6 q1 ?! L, v7 Y* l我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
# t3 N' R# ?) t0 S8 c發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
- L2 t- z  a: \) H# ^發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
9 p! s; u% f/ [0 |1 f7 ?( [- V5 n還能走嗎?

* V( A6 b% v) }& A我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
. ^! E  _' E: S8 {如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

2 z* B9 l' n# z' o% i; `7 x
跟據歐姆定律：

" R7 u; \, G! H% C　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
( M7 G/ K" o, z8 \; e　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
% o9 t" n  g0 L$ ^
0 L9 y+ a6 M9 B3 n5 u所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

, p" z' [- w- t, R, [& a3 R5 s　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
; U" a9 J# C1 g　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
! y( L' Q4 H8 P( d; D
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
, |8 [# k) g* \- O+ `9 x把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
3 B! _7 Z. V# y" ]對嗎?

老師
* P5 ]/ j3 f5 r0 J5 {最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

/ @$ K0 ^0 ?6 }3 ~; k4 b: T把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
1 y& ~" w" Y0 z! p  e& }5 a把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
: O( F. b$ O0 L對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
9 G% ]( O/ c3 s( a* a/ Z1 c所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
8 f* L1 B2 T5 G, Q7 ^& f4 X% p並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

% Z1 W4 j/ n9 b! X' H

1 [, f: t3 O2 t2 Q6 n4 X4 Q6 v左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

" R+ y3 ~( B# }. `4 ^$ V2 E5 r回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。